Laserjäähdytyksen

Laserjäähdytys, tunnettu myös nimellä laserdämpning, on tekniikka, jolla atomien ja molekyylien liike-energiaa vähennetään käyttämällä laservaloa. Tämä johtaa aineen lämpötilan laskuun, potentiaalisesti lähelle absoluuttista nollapistettä. Prosessin perusidea perustuu Doppler-ilmiöön. Kun laservalo suunnataan liikkuvaan atomiin, sen aallonpituutta havaitaan muuttuneeksi. Valitsemalla laservalon aallonpituus siten, että se on hieman pidempi kuin atomin resonanssitaajuus, atomi imee enemmän valoa liikkuessaan valoa kohti kuin siitä poispäin.

Kun atomi absorboi fotonin, se saa takaiskun, joka hidastaa sen liikettä. Värähtelyn jälkeen atomi emittoi fotonin satunnaiseen suuntaan. Vaikka tämä emittoitu fotoni voi lisätä atomiin impulssia, useiden tällaisten absorptio-emissio-syklien jälkeen atomien liike keskimäärin hidastuu. Yleisimpiä laserjäähdytystekniikoita ovat Doppler-jäähdytys ja doppler-vapaat tekniikat, kuten sub-Doppler-jäähdytys ja evaporaatiojäähdytys. Doppler-jäähdytys on tehokas lämpötiloissa muutamia mikrokevinejä.

Laserjäähdytystä käytetään laajasti erilaisissa tieteellisissä sovelluksissa, kuten atomikellojen parantamisessa, Bose-Einstein-kondensaattien (BEC) luomisessa ja tutkimuksessa, sekä kvanttitietokoneiden kehittämisessä. Se mahdollistaa atomien ja molekyylien käyttäytymisen tutkimisen äärimmäisen matalissa lämpötiloissa, olosuhteissa, joita ei voida saavuttaa perinteisin jäähdytysmenetelmin. Tämä tekniikka on ollut keskeinen monien fysiikan ja kemian perustavanlaatuisten ilmiöiden ymmärtämisessä.